方形光阑限制高斯光束的传输变换

对基模高斯光束经方形光阑限制光学系统的光斑传输变换规律进行了论述．对于任一共轴光学系统,在不考虑有效光阑前面元件的衍射和变换时,考察入射光经有效光阑和其后面的元件发生衍射,根据柯林斯公式,对于非成像光学系统,采用稳相法得到出射光场的振幅分布;对于成像光学系统,根据像传递原理得到出射光场的振幅分布,最后得出出射光斑大小由有效光阑边长与光阑处高斯光束腰斑大小比较决定的结论．     

高阶贝塞尔-高斯脉冲光束相位奇点的演化

 推导出被光阑衍射高阶贝塞尔-高斯脉冲光束的场和光强分布的解析公式,对其相位奇点的演化特性做了计算和分析。结果表明,高阶贝塞尔-高斯脉冲光束经光阑衍射后,中心光涡旋始终存在,拓扑电荷守恒。随脉冲频率和脉冲宽度增加,等相位线均沿逆时针方向旋转,涡旋核随脉冲频率增加而减小,而脉冲宽度对涡旋核大小几乎无影响。等相位线随截断参数和传输距离的增加分别沿逆时针和顺时针方向旋转,涡旋核大小随截断参数增加而变化,随传输距离和光束阶数的增加而增大。     

经光阑衍射的高阶贝塞耳光束位相奇点演化特性

推导出了高阶贝塞耳光束通过有光阑近轴ABCD光学系统传输的解析公式,用以研究了高阶贝塞耳光束被光阑衍射位相奇点的演化特性.结果表明:高阶贝塞耳光束经光阑系统衍射后,中心光涡旋始终存在,拓扑电荷守恒,但涡旋核大小会随光阑半径、传输距离和光束阶数而变化;随光阑半径和传输距离变化,圆刃型位错会消失或产生.     

非均匀偏振光束通过环状光阑像散透镜的聚焦特性

借助于光束相干偏振矩阵和广义惠更斯－菲涅耳衍射积分公式,研究了非均匀偏振(NUP)光束通过环状光阑像散透镜的聚焦特性,并将圆孔光阑作为环状光阑内径为零的特例处理.数值计算结果表明,实际焦点位置、光强和偏振度分布与透镜的像散、环状光阑的菲涅耳数和遮拦比以及NUP光束参量有关.     

利用可变光阑实现双轴晶体动态外锥折射

介绍了一种获得晶体动态外锥折射的方法.用全固态绿光激光器和双轴晶体kNbO_3,通过改变位于已消球差的双胶合透镜后表面处可变光阑的通光孔径,即改变入射光束的会聚角度,来实现入射光会聚角对外锥折射锥角的调制,由此得出双轴晶体kNbO_3外锥折射的锥角表达式.实验结果表明,周期性改变孔径光阑通光孔径的大小(入射光束的会聚角度)时,外锥折射锥角也同步地发生周期性的改变;外锥折射锥角等于入射于双轴晶体端面上的光线的会聚角.利用可变光阑可实现双轴晶体动态外锥折射并获得可控激光环,实验所测锥角角度与理论计算符合较好.     

相位光阑对光学系统中焦深的影响

焦深在高密度光盘存储系统中具有十分重要的作用,大焦深可以使调焦伺服系统容易跟踪盘面。采用标量衍射理论和基于德拜近似条件的矢量衍射理论,分别在低数值孔径和高数值孔径两种情况下,系统研究相位光阑对聚焦光学系统的轴向光强分布和焦深的影响。研究结果表明：相位光阑对光学系统的焦深影响很大,高数值孔径系统中,选择适当的相位光阑几何尺寸可以使焦深提高约6倍。     

拉盖尔-高斯光束通过光阑-透镜分离系统的聚焦特性和焦移

 使用Collins公式推导了拉盖尔-高斯光束通过光阑-透镜分离系统的光强分布。利用数值计算详细分析和说明了其聚焦特性。分析得出光阑-透镜分离程度的大小影响相对焦移的大小和光强的分布，并引起焦移可能相反或消失。而且发现满足一定条件时在一段较大的轴向距离上光强几乎等于光强极大值，从而可获得一个较大的光强极大范围。     

光束通过硬边光阑光学系统变换的改进算法

 使用傅里叶级数与有限个复高斯函数之和的乘积作为硬边光阑的窗口函数的近似式，提出了含硬边光阑近轴ABCD光学系统对光束变换的改进算法。以高斯光束的变换为例，推导出了一个表示为初等函数之和的近似解析传输公式。给出了数值计算结果，并与直接积分Collins公式和使用Wen方法的结果作了比较。研究表明，改进算法能兼顾计算精度和机时，并能用于远场和近场。而使用Wen方法时，在近场（小于0.12倍菲涅尔距离）有明显误差。     

应用于光片照明的光阑可调的荧光显微镜物镜设计

光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点,逐渐成为生物医学领域的关键设备。运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜,该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化﹑引入光阑结构来使物镜景深可调等特点,从而能提高对光片厚度的适应性,减少杂散光干扰,增加系统信噪比。系统末端设计了微透镜阵列,参考CMOS传感器像素尺寸调节,提高了系统能量利用率。物镜总长小于45mm,数值孔径为0.7,放大倍率为40x,工作距离为0.4mm,性能指标均满足国家标准。     

光阑对非线性折射光限幅效果影响的理论研究

分析和计算了光阑在两种典型光路系统的光限幅中对限幅效果的影响,包括光阑的大小和位置.两种典型系统分别为理想望远系统和理想聚焦系统.计算模型基于Z扫描理论及其改进公式,限幅机理为非线性折射.对每种情况下光阑的影响进行了定性分析和计算,并取得了相应的理论曲线.研究结果对于光限幅结构中光阑的选取和优化有重要的参考意义.